李寒東

壓光技術

原紙經過涂布后，表面仍然不夠平整，常有纖維或顏料顆粒堆積的凸起，紙張結構疏松，纖維間的空隙較大，結合強度較差。為了保證高質量的印刷圖像和高印刷光澤度，涂布紙要在壓光機上進行最后的壓光。壓光是紙張經過壓輥壓區(qū)，在此過程中產生了塑性形變，從而使紙張物理性能發(fā)生可控變化的過程。通過壓光可以使涂布紙的涂層更加質密、光亮且平滑，達到理想的鏡面膜層效果。壓光方式可分為硬輥壓光（也稱為機械壓光）、超級壓光和軟輥壓光。

材料和方法

1.實驗材料

①顏料：瓷土、NGCC。

②膠黏劑：聚乙烯醇、醇解度88%、低黏度的PVA-1788。

③助劑：CMC、消泡劑。

④分散劑：聚丙烯酸鈉。

⑤原紙：禹航-全木漿復印紙，A型，70GMS；定量：70g/m2；A4：210mm×297mm。

2.實驗儀器

①涂料制備設備：MJ-SM60型多用砂磨機（山東博山博機微特電機廠）；電子天平BL-620s（常州市宏衡電子儀器廠）；NDJ-79旋轉式黏度計（天津市華興科學儀器廠）；恒速攪拌器（上海申勝生物技術有限公司）；電熱恒溫水浴鍋（天津市泰斯特儀器有限公司）。

②涂布設備：Sumet CUS/200多功能涂布機（Sumet-Messtechnik公司）。

③壓光設備：Sumet CAS/200實驗室壓光機（Sumet-Messtechnik公司）。

④印刷打樣及印品檢測設備：紙張白度儀，L&W ELREPHO（瑞典L&W公司）；GretagMacbeth Eye-One分光光度計；DCP-PHY1 Ok型電腦測控平滑度儀（四川長江造紙儀器有限公司）；X-Rite500反射式密度計（愛色麗公司）；SZM體視顯微鏡；IGT印刷適性儀Newton C1。

3. 實驗方法

①涂料配方

本實驗所用涂料的具體配方見表1。

②顏料的分散

將蒸餾水和分散劑一起加入到高速攪拌機中預低速攪拌10分鐘，使分散劑均勻分散在水中，然后將顏料（瓷土或NGCC）緩慢地加入到涂料槽，待顏料完全潤濕后提高攪拌速度，攪拌50分鐘，使顏料充分地在水中分散。

③膠黏劑的制備

將PVA粉末緩慢加入到25℃左右的蒸餾水中，攪拌15～20分鐘，待PVA潤脹后放到水浴中逐漸升溫至96℃（升溫的同時一直攪拌），保溫30～40分鐘，直至溶液均勻透明。

④涂料的配制

將制備好的顏料和膠黏劑（瓷土、NGCC和PVA）以及涂料總量0.2%的消泡劑倒入攪拌容器中混合，以2500r/min的速度攪拌至少1小時，至涂料成為均勻的分散體系。

⑤涂布

將攪拌均勻的涂料倒入涂布機的涂料槽中，以輥子放入轉動時不會溢出為準，并在涂布過程中隨時添加涂料。涂布機使40號計量棒，將涂布輥壓力設為100N/m，刮刀壓力設為30N/m，刮刀角度設為18°，涂布速度設為14m/min，紅外干燥的能量比100%，熱風干燥溫度100℃、時間1分鐘。待所制涂布紙經玻璃板壓平之后，用裁紙刀將紙張裁切成標準尺寸BS（長257mm，寬182mm）等待壓光。

⑥壓光

將涂布之后的紙張分成3組，每組各15張使用不同的方式進行壓光，即固定其他壓光條件（壓光溫度70℃，壓光壓力40N/m，壓光速度3m/min），分別使用硬輥壓光、軟輥壓光、超級壓光3種方式對涂布紙進行壓光。

⑦紙張涂層性能檢測

A.紙張物理性能檢測

主要對涂布不同壓光方式后的紙張進行定量、白度以及平滑度幾項基本性能的檢測。

B.紙張滲透

實驗中使用PDA動態(tài)滲透分析儀來測量各組彩噴紙的動態(tài)滲透特性。其測量過程及原理是：a.比照樣品裁切模具在各組涂布紙張上裁出50mm×80mm大小的紙樣，然后用雙面膠帶把紙樣固定在樣品固定器上，并用輥子壓緊使之完全貼合，避免氣泡的形成。將水倒入測量槽內，并把樣品固定器安裝在儀器上。b.設定測量條件，選擇測量模式為涂布紙/水，測量面積為直徑35mm的圓，測量頻率為1 MHz，測量時間為30s。設置完畢開始測量，樣品浸入測量槽內的水中。c.在測量容器中，垂直于紙樣的方向安裝有相對的超聲波發(fā)射器和接收器，當樣品浸入水中時發(fā)射器立刻發(fā)射超聲波信號穿透紙樣。在水滲透紙張的過程中，超聲波信號會被反射、散射和吸收，因此接收器收到的信號會有所變化，這些信號變化由接收器記錄下來，由集成處理器進行計算，并可顯示出數據和動態(tài)滲透曲線，通過曲線可自動推導出描述紙張?zhí)匦缘膮?，進而由對參數的研究來反映紙張的滲透性。

⑧紙張印刷性能檢測

將通過3種不同壓光方式后的涂布紙以及沒經過涂布和壓光的原紙用裁紙機裁剪為寬60mm的紙條，利用Newton C1印刷適性儀模擬印刷機分別對4組紙條（硬壓紙、軟壓紙、超壓紙、原紙）進行印刷，印刷油墨選用CMYK其中一種顏色。待紙條印刷干燥后用Eye-One分光密度計對印刷圖層進行密度檢測。

結果與討論

本研究內容是分析不同的壓光方式對涂布紙物理性能以及印刷性能的影響。

1.紙張定量分析

涂布量就是指紙張表面經涂布后定量的增加值，涂布量（g/m2）等于涂布紙樣張定量減去原紙定量。經本實驗涂布配方涂布后的紙張定量為119g/m2，即涂布量為39g/m2，較大的涂布量增加了對紙張的覆蓋，同時也能夠更明顯地對下一步經過不同壓光方式的涂布紙性能進行分析。

2.紙張白度分析

白度是評價紙張性能的一項重要指標，并且和印刷品的質量密切相關。涂布紙張的白度與顏料白度、膠黏劑需求量等因素有關。顏料的白度越高，則涂布制得的紙張白度也越高。白度相對高的紙可以比較真實地反映圖像色彩，紙張白度越高，印刷品圖文部分的色彩就越鮮艷。這是由于紙張白度越高，它的反射能力就越強。所以白度高的紙張幾乎可以反射全部色光，從而使印品墨色鮮艷，視覺效果好。而白度低的紙張，因為僅吸收部分色光，導致其既不能如實表現(xiàn)圖像明暗部分的反差，又比較容易造成偏色。圖1表示分別通過硬壓、軟壓和超壓3種壓光方式涂布紙張的白度數據?？梢钥闯?，由于經過硬輥多次反復的壓光，超級壓光后的涂布紙具有最高的白度，而經過硬輥壓光與軟輥壓光的涂布紙紙張白度較為接近。

3.紙張平滑度分析

紙張平滑度的高低也會直接影響彩噴紙的打印質量。平滑度高的涂布紙可以使墨層光滑均勻，圖像色彩生動、層次更加豐富。而在平滑度相對低的涂布紙上印刷后墨水會分散不均勻，其呈色效果較差，容易導致印刷品墨色發(fā)花、發(fā)淡。所以，在印刷要求較高的精細彩色印刷品時，應該盡可能使用平滑度較好的涂布紙進行印刷，從而保證原稿的再現(xiàn)效果。圖2分別表示硬壓、軟壓、超壓涂布紙以及未經過壓光原紙的平滑度數據?？梢钥闯鼋涍^超級壓光的涂布紙平滑度遠遠大于其他壓光方式的涂布紙，約是其他壓光紙的兩倍；而軟輥壓光的涂布紙相比硬輥壓光涂布紙的平滑度有一定提升，但不是很明顯；硬輥壓光涂布紙平滑度與原紙相似，硬壓后的涂布紙平滑度不會得到提升。

4.紙張滲透性分析

圖3、4、5分別表示硬壓、軟壓和超壓涂布紙的滲透參數，3個試樣構建一張參數圖，橫坐標表示滲透所用時間，滲透時間越長表示涂層的抗水性越好；縱坐標表示滲透的強度，數值越小說明滲透性越強，表明涂層表明有粗大的毛細孔?？梢钥闯?，3種壓光方式涂布紙的滲透時間基本一致，但滲透強度方面，經過超級壓光的涂布紙滲透強度明顯最小，其次是經過硬輥壓光的涂布紙，經過軟輥壓光的涂布紙具有最大的滲透強度。說明超壓涂布紙涂層表面的孔隙最小，軟壓涂布紙涂層表面孔隙相對最大。

5.印刷色密度分析

色密度是衡量打印圖像質量的一項重要參數，直接影響最終的色彩還原度和視覺效果。密度值越高，則噴墨打印圖像色彩就越艷麗、逼真。本實驗將3種不同壓光方式的涂布紙以及原紙用裁紙機裁切為寬60mm的紙條，再利用Newton C1印刷適性儀進行打印色條，采用的油墨為品紅顏色油墨，待印刷色條干燥后用分光密度計分別對4種色條進行測量，并對密度值進行對比。實驗硬壓、軟壓、超壓涂布紙和原紙條各6條，每條色條測量3個不同位置的色密度，最后求其平均值得到不同壓光方式色條的R色密度（圖6）?？梢钥闯?，原紙印刷的色密度是最小的，經過涂布和壓光后的涂布紙色密度都有提高，相比超壓和硬壓涂布紙色密度最高，軟壓的涂布紙色條密度相對稍低。

結論

本實驗以研究不同壓光方式對涂布紙性能的影響為目，經過涂布的紙張分別通過硬輥壓光、軟輥壓光和超級壓光的方式后對紙張白度，平滑度，滲透參數以及印刷后的色密度行進測量，得到以下結論：

①超壓涂布紙白度最高，硬壓和軟壓涂布紙白度稍低且近似。

②超壓涂布紙平滑度有比較大提升，軟壓涂布紙平滑度略有提高，硬壓涂布紙平滑度與原紙相似。

③超壓涂布紙涂層孔隙最小，軟壓涂布紙涂層孔隙相對最大。

④超壓和硬壓涂布紙印刷后色密度相似且最高，軟壓涂布紙色密度略低。

作者單位：天津科技大學包印學院